Lantanoidi

Lantanoidi ili lantanidi (od lantan + -oid = oni koji liče na lantan) su skupina od 15 elemenata od lantana do lutecija s atomskim brojevima od 57 do 71 u periodnom sustavu. Ime su dobili po lantanu. Svi se nalaze u F-bloku osim lutecija. Postoje aranžmani koji isključuju ili lantan ili lutecij iz skupine.

Lantanoidi su kategorizirani u grupu hemijskih elemenata koji se označavaju kao rijetke zemlje. Njihova zastupljenost u građi Zemljine kore veća je od nego nekih mnogo poznatijih elemenata, kao što su antimon ili srebro. Ovi elementi ulaze u građu stabilnih spojeva, najčešće u trovalentnom obliku. Dobijaju se iz monacitnoga pijeska, u kojem se nalaze kao oksidi. Svojstva i lantanoida su veoma slična, što znatno otežava njihovo razdvajanje, koje se obično obavlja tek nakon višestruke frakcijske kristalizacije, ionskih izmjena ili ekstrakcije.^{[1][2][3][4][5]}

Gschneider i Daane (1988), trend povećanja pripisuju tački topljenja serije, (lantan, (920 °C) – lutecij (1622 °C), do mjere hibridizacije u 6s, 5D i 4f orbitali. Vjeruje se da je hibridizacija najveća za cerij, koji ima najnižu tačku topljenja od svih (795 °C).^[6] Lantanoidni metali su mehki, a tvrdoća im raste tokom pripadajuće serije.^[7] Evropij se izdvaja, jer ima najnižu gustoću od 5,24 g/cm³ i najveći metalni radijus u seriji, sa 208,4 pm. Može se porediti sa barijem, koji ima metalni radijus od 222 pm. Vjeruje se da je metal sadrži Eu²⁺ ion sa samo dva elektrona u provodnom bendu. Iterbij stoga ima veliki metalni radijus, a za to je sugerirano slično objašnjenje.

Otpornosti lantanoidnih metala su relativno visoke, u rasponu od 29 do 134 μ-om • cm. Ove vrijednosti mogu se odnositi na dobar provodnik kao što je aluminij, koji ima otpornost od 2,655 μ-om • cm. Sa izuzetkom La, Yb, i Lu (koji nemaju nesparenih F elektrona), lantanoidi su snažno paramagnetni, a to se odražava u njihovoj magnetnoj podložnosti. Gadolinij postaje feromagnetičan na temperaturama ispod 16 °C (Curie tačka). Drugi teži lantaniod, kao što su i mo -terbij, disprozij, holmij, erbij, tulij i iterbij - postaju feromagnetičnii na znatno nižim temperaturama.^[8]

Hemijski element	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
Atomski broj	57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71
Slika
Gustoća (g/cm3)	6,162	6,770	6,77	7,01	7,26	7,52	5,244	7,90	8,23	8,540	8,79	9,066	9,32	6,90	9,841
Tačka topljenja (°C)	920	795	935	1024	1042	1072	826	1312	1356	1407	1461	1529	1545	824	1652
Tačka ključanja (°C)	3464	3443	3520	3074	3000	1794	1529	3273	3230	2567	2720	2868	1950	1196	3402
Atomska elektronska konfiguracija (plinska faza)*	5d1	4f15d1	4f3	4f4	4f5	4f6	4f7	4f75d1	4f9	4f10	4f11	4f12	4f13	4f14	4f145d1
Atomska elektronska konfiguracija (čvrsta faza)*	5d1	4f15d1	4f25d1	4f35d1	4f45d1	4f55d1	4f7	4f75d1	4f85d1	4f95d1	4f105d1	4f115d1	4f125d1	4f14	4f145d1
Metalna rešetka (RT)	dhcp	fcc	dhcp	dhcp	dhcp	**	bcc	hcp	hcp	hcp	hcp	hcp	hcp	fcc	hcp
Metalni radijus (pm)	162	181.8	182.4	181.4	183.4	180.4	208.4	180.4	177.3	178.1	176.2	176.1	175.9	193.3	173.8
Otpornost (25 °C) /μ Om cm	57–80 20 °C	73	68	64		88	90	134	114	57	87	87	79	29	79
Magnetna podložnost χmol /10−6(cm3)•mol−1)	+95.9	+2500 (β)	+5530(α)	+5930 (α)		+1278(α)	+30900	+185000 (350 K)	+170000 (α)	+98000	+72900	+48000	+24700	+67 (β)	+183

* Između inicijalnih Xe i finalnih 6s² elektronskih ljuski

** Sm ima sličnu strukturu kao i drugi lantanoiidi ali ima neobičan ponavljanje sloja 9

Lantanoidi na Wikimedijinoj ostavi

1. ↑ Atkins P., de Paula J. (2006). Physical chemistry, 8th Ed.. San Francisco: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-8759-8. 
2. ↑ Whitten K.W., Gailey K. D., Davis R. E. (1992). General chemistry, 4th Ed.. Philadelphia: Saunders College Publishing. ISBN 0-03-072373-6. 
3. ↑ Petrucci R. H., Harwood W. S., Herring F. G. (2002). General Chemistry, 8th Ed.. New York: Prentice-Hall. ISBN 0-13-014329-4. 
4. ↑ Laidler K. J. (1978). Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings. Menlo Park. ISBN 0-8053-5680-0. 
5. ↑ Binder H. H. (1999). Lexikon der chemischen Elemente. Stuttgart: S. Hirzel Verlag. ISBN 3-7776-0736-3. 
6. ↑ Krishnamurthy, Nagaiyar and Gupta, Chiranjib Kumar (2004) Extractive Metallurgy of Rare Earths, CRC Press, ISBN 0-415-33340-7
7. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. str. 1230–1242. ISBN 0080379419. 
8. ↑ Cullity B. D. and Graham, C. D. (2011) Introduction to Magnetic Materials, John Wiley & Sons, ISBN 9781118211496